Professor Koji Murata har länge forskat på hur biologiska material kan komma till användning i rymden. För honom var det en självklarhet att testa träets funktioner i rymdmiljön, och han har under ledning av den japanska astronauten Takao Doi arbetat med att utveckla världens första satellit av trä. För honom är ett trähus eller en skog på månen inte någon orimlig tanke.
– Både tradition och kollegor inom fältet har inspirerat mig. Bland annat Dr Makoto Nagatomo, som introducerade idén att bygga timmerhus på månen med hjälp av träd som odlas på månytan. Men jag ser också användningen av trä som ett möjligt sätt att minska mänsklig påverkan på rymdmiljön, säger han.
Koji Murata och hans team har under många år arbetat med satelliten, som fått namnet LignoSat, och i december förra året bar det av ut i rymden. Därmed togs ett stort steg i utforskandet av förnybara konstruktionsmaterial i rymdsammanhang – något som kan bli viktigare än man tidigare trott.
Materialvalens påverkan på jorden
2014 skickades 241 satelliter upp till rymden. Bara tio år senare var siffran 2 695. Utvecklingen av kommersiell rymdfart är en drivande faktor i ökningen av antalet satellituppsändningar, och siffran förväntas bara öka.
När en satellit är klar med sitt uppdrag gör den ofta ett återinträde in i atmosfären där den brinner upp. Det kan låta smidigt, men ämnena i de metaller som satelliter ofta tillverkas av försvinner inte. När satelliten brinner frigörs tvärtom en stor mängd metallpartiklar.
Många av dessa blir sen kvar i stratosfären, där de har en skadlig inverkan.
En studie från University of California 2023 visar att över tio procent av aerosolerna – små finfördelade partiklar – i stratosfären innehåller partiklar från rymdfarkoster. Stratosfären är det lager av atmosfären där ozonlagret befinner sig, och metallerna från farkosterna riskerar att fungera som katalysator för kemiska reaktioner som kan påverka ozonnedbrytning och strålningsbalans.
Metallpartiklarnas långsiktiga påverkan på kemin i atmosfären är ännu okänd, men forskare är oroade över att de kan skada det ömtåliga ozonskiktet – särskilt i takt med att antalet satellituppskjutningar ökar.
Enligt Koji Murata kan träsatelliter erbjuda liknande funktionalitet som satelliter gjorda av metall. Men fördelen med att använda trä, är att de kan vara ett bättre alternativ för planeten.
– Vi tror inte att trä helt kommer att ersätta metall, men det har sina användningsområden. Det finns till exempel rapporter som tyder på att organiska material erbjuder överlägset bättre skydd mot kosmisk strålning. Det kan innebära att trä kan ha liknande potential. Det var bland annat det som vi ville utforska med LignoSat, säger Koji Murata.
Men träets allra främsta fördel som konstruktionsmaterial i satelliter ligger i att det är brännbart.
– Det är ett förnybart material som kan försvinna efter att ha uppnått sitt syfte. Träsatelliter som LignoSat kommer till stor del att brinna upp i atmosfären och bli till gas i stället för att frigöra partiklar. Det gör trä väl lämpat för att bidra till en mer hållbar rymdanvändning.
Jordtradition möter rymd
LignoSat är en liten satellit, som mäter 10x10x10 centimeter. Den rymmer en liter vätska, som ett vanligt mjölkpaket. En av nyckelteknologierna i konstruktionen är användningen av tunna träpaneler med en tjocklek på fyra millimeter, som är sammanfogade med traditionell laxknutsteknik för att forma en liten låda. Laxknutsteknik används för att skapa starka och hållbara kopplingar mellan två trästycken, vilket blev centralt för satellitens funktionalitet.
– Eftersom både fuktnivå och temperatur ändras snabbt i yttre rymden behövde konstruktionen klara dimensionella förändringar i träet. För att skydda fogarna från yttre påverkan, såsom ultraviolett strålning, används traditionell fogteknik. Det har visat sig fungera, eftersom teknikerna möjliggör viss flexibilitet i fogarna, säger Koji Murata.
Av de många träsorter som övervägdes för projektet blev Junimagnolia Magnolia Obovata det slutliga materialvalet för satelliten.
– För traditionella fogar visade det sig att en homogen träsort, det vill säga ett trä med enhetliga celler, vara lämpligt. Juliamagnolian är dessutom sprickbeständigt och klarade vibrationstesterna, vilket gjorde det till ett bra alternativ.
LignoSat placerades ut i rymden från den internationella rymdstationen ISS i december 2024. Där skulle den vara i sex månader medan Koji Murata och hans team samlade in data. Men allt gick tyvärr inte enligt plan.
– Vi kunde inte etablera kommunikationen med LignoSat efter att den skickades upp. Det gjorde att flera uppdrag, så som att mäta hur träet deformeras i rymden, inte gick att genomföra. Resultatet var inte helt tillfredsställande så att säga, säger Koji Murata, men uppdraget blev dock inte ett totalt misslyckande.
Att klara kontrollerna från Japans rymdorganisation JAXA, och att lyckas sätta ut satelliten från ISS var en framgång i sig. Och nu finns det stora planer för framtiden.
– Det var en betydande prestation, och vi anser att vi uppnådde uppdragets minimimål. Nästa steg är att tillverka en träsatellit som är dubbelt så stor. Genom att fördubbla storleken kommer vi att få tillräckligt med utrymme (för mer nyttolast/utrustning Reds anm) för att utföra uppdraget på ett effektivt sätt.
Trä tar plats i rymden
Koji Murata framhåller att trä, både hemma på jorden och ute i rymden, är ett viktigt material med många positiva egenskaper. Han är övertygad om att det kommer få större betydelse för rymdforskningen framöver:
– Den största fördelen vi ser med trä som konstruktionsmaterial i rymden ligger i den potentiella möjligheten att etablera rymdskogar. Att odla träd på månen skulle möjliggöra en hållbar materialförsörjning. Vi vill utforska möjligheten till cirkulära samhällen i de slutna livsmiljöerna i rymden.
Med NASA:s planer på en långvarig mänsklig närvaro på månen inom vår livstid blir materialforskningen allt viktigare. Trä är fortfarande ett relativt outforskat material i rymdsammanhang, men Koji Muratas forskning har visat på goda resultat vad gäller träets motståndskraft i extrema förhållanden.
– Trä är tåligt men lätt, vilket är viktigt när det kommer till rymdkonstruktioner, och dess utmärkta isoleringsegenskaper gör det lämpligt för extrema miljöer.
Makoto Nagatomos dröm om ett trähus på månen lever alltså fortfarande. Och kanske är det mindre science fiction än man kan tro.
Text: Nellie Östman Bild: Kyoto University, NASA
